吳花蓉   成少敏

中聯西北工程設計研究院

 

    近年來，隨著我國社會經濟的發展及人民生活水平的不斷提高，改善建筑熱舒適條件已成為一個比較突出的要求。空調系統作為室內空氣參數的主要調節裝置也就相應的越來越普及。人們對空調的要求也從原來的夏季制冷發展到冬暖夏涼，發展到對空氣品質的進一步要求。同時在能源緊缺、強調可持續發展的今天，在某些大城市和特殊地區，出于環保的考慮限制使用鍋爐供暖，于是電動熱泵技術成了人們的首選。其中又以空氣源熱泵冷熱水機組較為常見。

 

    空氣源熱泵就是一種從自然界的空氣中獲取低品位熱能，經過電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能裝置。其主要優點如下：（1）用空氣作為低位熱源，取之不盡，用之不竭，可以無償獲取；（2）空調系統冷熱源合一，且置于建筑物屋面，不需要設專門的冷凍機房、鍋爐房省去了煙囪和冷卻水管道所占有的建筑空間；（3）主機安裝在屋頂，可省去冷凍機房土建投資及冷卻系統投資；COP值較高，自動化程度高。（4）安裝簡單，運行管理方便（5）節能環保。

 

    由于空氣源熱泵機組具有以上優點，目前已經被國內外建設工程廣泛應用于辦公樓、賓館、娛樂業、廠房、住宅等各行各業不同規模工程中，市場占有率逐年上升，特別是隨著城市建設對建筑立面美觀性的要求、對冷卻塔使用的制約等因素，和對能源的利用率，以及某些城市對冷卻塔使用的制約等因素，那么，空氣源冷水機組作為空調冷熱源，在某些地區的使用將會愈來愈多，空氣源熱泵也將向著成熟和完善的方向繼續發展。 但是由于它受氣候條件的約束隨著室外氣溫的不斷下降，室內采暖熱負荷會不斷增加，同時傳統空氣源熱泵將會產生下列問題（1） 機組性能隨室（地區和季節差異）不同而變化，對熱泵的供熱能力、制熱性能系數影響比較大； 2）結霜問題，結霜后熱泵制熱性能系數下降，機組可靠性降低，室外換熱器熱阻增加，空氣流動阻力增加。3）空氣的熱容量小，熱泵比空冷冷水機組需要大得多的空氣量掠過蒸發器。針對空氣源熱泵的以上局限性，國內外專家學者也提出了以下解決方案：

　 

    1、對于供熱負荷遠小于供冷負荷的地區，可以對與供熱負荷相應的冷量部分用熱泵提供熱量（冬）和冷量（夏），而其余冷量由cop較高的制冷設備（如離心式）來解決。這樣夏季的電耗可得以節省。

　　

    2、采用蓄熱方法，冬季以中午熱泵出力有余，可將該熱量積蓄在蓄熱槽里，到晨、晚不足時使用，這種蓄熱方法可以在水蓄熱系統中應用，也可以在空氣源熱泵的冰蓄熱裝置中實現。

 

    3、采用熱回收式熱泵，即在熱泵循環中增設一冷媒/水換熱器，夏季回收部分冷凝器排熱量，冬季可回收空調區內的熱量補充采熱蒸發器的不足，即在冬季時不僅是空氣熱源，同時又利用了內區水熱源。

 

    4、當有條件多能源供冷供熱時，可合理組織供能模式，例如：當高層建筑物的標準層為辦公樓而下部裙房為綜合用途者，則高層部分可用空氣源熱泵裝置，低層部分可采用燃氣吸收式系統。當電動制冷設備與燃氣吸收式聯合供能時，則可按夏季優先用燃氣、冬季優先用電力來協調供能。

 

    5、當利用燃氣作能源時，可試行熱力原動機（燃氣機）直接帶動的空氣源熱泵，它不僅利用了空氣熱源，還從原動機的排熱中回收大量熱量，其能量利用系數可達1.5左右。

 

    綜上所述，僅管許多人對當地冬季熱泵供暖的可靠性和合理性持一定的懷疑態度，但由于空氣源熱泵的上述某些優點，空氣源熱泵冷熱水機組的發展也相當的快。同時我們也不難看出在空調冷熱源的選擇方面，空氣源熱泵冷熱水機組作為中央空調的冷熱源有著很多優勢，如設備利用率高，在氣候適宜地區可冬夏共用，省去了鍋爐房和冷卻水系統，符合我國缺水國情。另外，機組可安裝在室外，節省了機房的建筑面積。空氣源熱泵只是從空氣中吸取熱量或向空氣中釋放熱量，并不構成對空氣的污染，對環境幾乎不造成什么影響。因此該機組在中小型建筑中得到了廣泛地應用。

 

1.馬最良，姚楊，《民用空調設計》，化學工業出版社，2003

2.北京市建筑設計研究院。《建筑設備專業設計技術措施》，中國建筑工業出版社，1998

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)